2018 Fiscal Year Annual Research Report
Enrichment of carbon dioxide by humidity and temperature swing adsorption process for agricultural greenhouses
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16K15012
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
児玉 昭雄 金沢大学, 機械工学系, 教授 (30274690)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 農業工学 / 吸着 / 園芸作物 / 光合成 / 除湿 / 再生可能エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の最終目的は，温室内外の温度差と湿度差を推進力として大気中の二酸化炭素を1000～2000ppm程度に吸着濃縮し温室内に供給することである．当初，水蒸気共存下でも二酸化炭素能を示す炭酸塩担持ロータを施策し，性能評価を行ったが，結晶形の変化に起因して二酸化炭素除去能が経時的に低下する現象が観察された．そこで，二酸化炭素と水蒸気の同時除去が期待される材料Ａを担持したデシカントロータを準備し，その除去濃縮性能をあらためて調べることにした．
吸着入口と再生入口空気を絶対湿度10g/kg，CO2濃度1000ppmで同一とし，吸着温度25℃の再現性を確認した．再生空気温度は80～120 ℃の範囲で変化させた．炭酸塩ロータには明らかな性能低下が見られたが，材料Ａロータではそのような挙動は生じないことを確認した．ここで様々な実験条件で得た結果を以下に総括しておく．「除湿量増加に伴い，二酸化炭素除去量は減少する傾向にある」，「除湿と二酸化炭素除去ではそれぞれが最大となる回転数が異なる」，「再生温度が80℃では除湿量と二酸化炭素除去量ともに少ない」．
続いて，温室環境におけるCO2濃縮について述べる．冬季の温室を想定して，吸着入口（外気）の湿度を5g/kg，再生入口（温室内）を10g/kgにして実験を行った．再生温度120℃で再生出口（温室内へ供給）CO2濃度は1000ppmから1450ppmに上昇した．しかし，再生温度が80℃になるとCO2濃度増加量は200ppmに減少した．なお，吸着入口（外気）湿度を10g/kg，再生入口（温室内）湿度を10g/kgにした条件では，水蒸気吸着量の増加によって吸着側空気の温度が上昇してCO2吸着量が減少する．すなわち再生入口となる温室内の湿度上昇に伴って除湿量の減少が予想されることから，実際の温室条件でのCO2濃度増加量はさらに大きくなる可能性がある．
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